Hlavní projekty vedené katedrou od roku 2010

Výzkum a vývoj metalurgických a slévárenských technologií při aplikaci moderních laboratorních zařízení a progresivních metod modelování procesů

SP2018/77

null

01. 01. 2018 - 31. 12. 2018

Projekt bude zaměřen na podporu základních aktivit spojených s výzkumem prováděným v rámci řešení diplomových a doktorských dizertačních prací v oblastech: - fyzikální modelování rafinačních procesů hliníkových tavenin: modelování provozních podmínek s cílem získání informací o průběhu rafinačních dějů pomocí parametrů představujících dobu rafinace, rychlost otáček, typ rotoru a vlnolamu, intenzita dmýchání inertního plynu s následným vyhodnocením charakteru vnitřního proudění, průběhu, chování a distribuce vznikajících bublin dmýchaného rafinačního (inertního) plynu a poklesu obsahu plynu. - studium parametrů ovlivňujících mikročistotu oceli v průběhu odplynění na vakuovací stanici RH se zaměřením na: geometrii jednotlivých částí, počet a umístění trysek pro dmýchání inertního plynu, intenzitu dmýchání inertního plynu, rychlost proudění, oběhové číslo a dobu zpracování v provozních podmínkách. - laboratorní experimenty redukčního odfosfoření vysoce legovaných ocelí: příprava laboratorních experimentů, výběr redukčních činidel, realizace experimentů a odběru vzorků, hodnocení obsahu fosforu, uhlíku a síry v oceli, vyhodnocení laboratorních experimentů a stanovení nejúčinnější varianty. - analýza experimentálně získaných teplot solidu a likvidu reálných jakostí ocelí, zaměřená na hodnocení a testování statistické významnosti vlivů vybraných faktorů na výsledky získané metodou přímé termické analýzy. - numerické modelování proudění tavenin kovů při využití SW ANSYS Fluent: modelování proudění oceli v mezipánvi včetně zohlednění vyplouvání vměstků z oceli; modelování rafinačních procesů při zpracování tavenin kovů včetně dmýchání inertních plynů. - technologická stabilizace a optimalizace vysokopecního pochodu při využití kinetického modelu: vzorky aglomerátů o různém složení, testování jejich redukovatelnosti dle normy ISO, využití výsledků testů pro kinetický model, predikce výsledků při změnách vsázky či při uplatnění různých technologických modifikací, hodnocení a srovnání výsledků s běžnými provozními hodnotami. - vývoj a optimalizace technologií výroby litých kovových pěn s ne/pravidelným uspořádáním vnitřních dutin s využitím běžně používaných slévárenských metod a materiálů. - návrh a testování uspořádání vnitřních dutin kovových pěn podle možné aplikace (tvar, velikost, distribuce, aj.). - optimalizace uspořádání vnitřních dutin kovových pěn pomocí metod modelování (simulace účinnosti tepelných výměníků). - stanovení fyzikálně-mechanických vlastností odlitků kovových pěn s ne/pravidelným uspořádáním. - testování reálných odlitků v laboratorních a provozních podmínkách. - rafinace tavenin hliníkových slitin. - hodnocení metalurgické kvality hliníkových slitin v laboratorních a poloprovozních podmínkách. - hodnocení termofyzikálních a termomechanických vlastností slévárenských slitin a materiálů. - testování přípravků a materiálů ovlivňujících strukturu a užitné vlastnosti výsledného odlitku.

doc. Ing. Petr Lichý, Ph.D.
Ing. Jaroslav Beňo, Ph.D.
doc. Ing. Jiří Hampl, Ph.D.
doc. Ing. Pavlína Pustějovská, Ph.D.
prof. Ing. Markéta Tkadlečková, Ph.D.
Ing. Michaela Strouhalová, Ph.D.
doc. Ing. Ivana Lichá, Ph.D.
Ing. Filip Radkovský, Ph.D.
Bc. Klára Prosová
Ing. Daniel Kufa
Ing. Jana Sviželová
Ing. Jaroslav Zwyrtek
Ing. Daniel Růžička
Bc. Vojtěch Byrtus
Ing. Václav Merta
Bc. Kristýna Konečná
Ing. Kristina Adamusová
Bc. Zuzana Šigutová
Bc. Martin Hoffmann
Bc. Ing. Pavel Prokopec
Bc. David Hoffmann
Bc. Pavel Bury
Bc. Radek Hřivňák
Bc. Radek Hřivňák
Bc. Libor Hudeček
Ing. Eva Novotná
Bc. Jana Pravdová
Ing. Josef Walek, Ph.D.
Bc. Radim Míček
Bc. Filip Lubina
Bc. Daniel Mitręga
Bc. Jan Raszka
Ing. Jan Mokrý
Bc. Michael Lex
Ing. Vendula Smočková
Bc. Antonín Tkadlec
Bc. Petr Kopka
Bc. Daniel Lazaridis
Bc. Jakub Kulla
Bc. Vojtěch Novák
Bc. Jiří Sukatsch
Mgr. Bc. Michael Bouček
Bc. Jakub Pruchnický
Bc. Kamil Vavřač
Bc. Daniel Merta
Bc. Jiří Čarvaš
Bc. David Polách
Bc. Martin Nezgoda
Bc. Petr Janík
Bc. Jiří Dočekal
Bc. René Vojáček
Ing. Ladislav Zdařil
Ing. Tomáš Obzina
Ing. Josef Jaroš
Bc. Marek Cienciala
Bc. Tomáš Daněček
Bc. Václav Pavlík
Bc. Marek Štábl
Bc. Petr Ježíšek
Bc. Ilona Němcová
Mgr. art. Bc. Martin Hýl
Ing. Dominik Tomášek
Ing. Lucie Chudobová
Ing. Michal Sniegoň
Bc. Pavel Anderle
Ing. Jiří Rygel
Ing. Aleš Zaoral
Bc. Tereza Stredanská
Bc. Jakub Golasowski
Ing. Kryštof Matula
Ing. Horymír Navrátil
Bc. Ivo Koutník
Ing. Vladyslav Korbut
Bc. Jakub Pončík
Ing. Sergei Kiselev

V průběhu celého roku bude v jednotlivých oblastech metalurgických a slévárenských technologií výzkumná pozornost zaměřena na:
- oblast fyzikálního modelování rafinačních procesů hliníkových tavenin: návrh jednotlivých variant při aplikaci vybraných provozních parametrů, realizace fyzikálního modelování, vyhodnocení rafinace se zaměřením na charakter vnitřního proudění, distribuce vznikajících bublin a pokles obsahu plynu.
- oblast hodnocení mikročistoty oceli v průběhu odplynění na vakuovací stanici RH: příprava provozních experimentů, návrh metodiky hodnocení a odběru vzorků, realizace experimentů a odběr vzorků oceli a strusky, vyhodnocení vlivu vybraných provozních parametrů a stanovení parametru s největším vlivem na mikročistotu.
- oblast redukčního odfosfoření vysoce legovaných ocelí: příprava a výběr redukčních činidel, realizace laboratorních experimentů, vyhodnocení účinnosti jednotlivých variant dle použité oceli a redukčního činidla.
- oblast termické analýzy a statistického zpracování experimentálních dat: aplikací relevantních statistických metod bude provedeno statistické zhodnocení, zmapování a kvalifikace vlivů relevantních faktorů, které bezprostředně souvisí, doprovází a ovlivňují průběh samotného experimentálního měření.
- oblast numerického modelování: určení metodiky modelování, jak proudění oceli v agregátech včetně vyplouvání vměstků, tak metodiky nastavení numerického modelu rafinačního procesu tavenin kovů včetně dmýchání inertních plynů.
- oblast technologické stabilizace vysokopecního pochodu při využití testů redukovatelnosti aglomerátů pro kinetický model: příprava, testování, srovnání výsledných hodnot a vyhodnocení pro provozní podmínky.
- oblast vývoje a optimalizace technologií výroby litých kovových pěn s ne/pravidelným uspořádáním vnitřních dutin s využitím běžně používaných slévárenských metod a materiálů: výběr slévárenských technologií a jejich ověřování v laboratorních podmínkách včetně jejich následné optimalizace.
- návrh a testování uspořádání vnitřních dutin kovových pěn: podle možné aplikace provést výběr a testování vnitřního uspořádání pórů (tvar, velikost, distribuce, aj.).
- optimalizace uspořádání vnitřních dutin kovových pěn pomocí metod modelování: provedení simulace účinnosti tepelných výměníků navržených z kovových pěn v závislosti na vnitřním uspořádání pórů, jejich velikosti a celkové geometrii.
- stanovení fyzikálně-mechanických vlastností odlitků kovových pěn s ne/pravidelným uspořádáním: provedení tlakových zkoušek, hodnocení absorpce energie ad..
- testování reálných odlitků v laboratorních a provozních podmínkách: provedení laboratorních zkoušek s výměníky tepla vyrobenými z kovových pěn.
- rafinace tavenin hliníkových slitin: optimalizace stávajících rafinačních postupů a vývoj postupů nových s cílem zvýšit jejich účinnost při současném zkrácení času rafinačního cyklu.
- hodnocení metalurgické kvality hliníkových slitin v laboratorních a poloprovozních podmínkách: využití termické analýzy a podtlakové zkoušky pro zhodnocení kvality taveniny hliníkových slitin a eliminaci neshod u odlitků.
- hodnocení termofyzikálních a termomechanických vlastností slévárenských slitin a materiálů: průběžné doplňování databáze materiálů běžně i méně používaných ve slévárenských provozech.
- testování přípravků a materiálů ovlivňujících strukturu a užitné vlastnosti výsledného odlitku: hodnocení očkovacích a modifikačních přísad u slitin železa a slitin neželezných kovů.

Výstupem projektu bude:
- zpracování diplomových a dizertačních prací,
- publikování zpracovaných výstupů z jednotlivých oblastí metalurgického a slévárenského výzkumu ve formě článků na tuzemských i mezinárodních konferencích.

Časový harmonogram: orientační období řešení projektu
01. 2018 až 03. 2018: Návrh a příprava jednotlivých variant fyzikálního modelování; příprava provozních experimentů a návrh metodiky hodnocení mikročistoty oceli v průběhu zpracování na stanici RH; příprava laboratorních experimentů a výběr redukčních činidel v rámci redukčního odfosfoření vysoce legovaných ocelí; výběr konkrétní skupiny dat, metody a statistického postupu zpracování výsledků termické analýzy; rozbor literatury, definice základních parametrů modelů pro numerické modelování; návrh metodiky pro predikci variant vysokopecního pochodu; návrh a příprava plánovaných experimentálních metod; specifikace potřebných materiálů a jejich nákup pro oblast vývoje a optimalizace technologií výroby litých kovových pěn, rafinace tavenin hliníkových slitin, hodnocení termofyzikálních a termomechanických vlastností slévárenských slitin a materiálů, testování přípravků a materiálů ovlivňujících strukturu a užitné vlastnosti výsledného odlitku.

04. 2018 až 09. 2018: Realizace fyzikálního modelování se zaměřením na charakter vnitřního proudění a pokles obsahu plynu; realizace experimentů na stanici RH a průběžné hodnocení vzorků oceli a strusky; realizace redukčního odfosfoření v laboratorních podmínkách a průběžné vyhodnocení výsledků jednotlivých variant; realizace statistického zhodnocení experimentálních dat, sumarizace a roztřídění dat a výsledků termické analýzy; realizace vlastního numerického modelování, vyhodnocení dosažených výsledků a návrh metodiky definice numerických modelů; zhodnocení současného stavu vysokopecního pochodu, návrh predikčních variant propočtů, příprava vzorků pro testování, laboratorní testování redukovatelnosti připravených vzorků aglomerátů; vývoj a optimalizace technologií výroby litých kovových pěn s ne/pravidelným uspořádáním vnitřních dutin, testování uspořádání vnitřních dutin kovových pěn, optimalizace uspořádání vnitřních dutin kovových pěn pomocí metod modelování, stanovení fyzikálně-mechanických vlastností odlitků kovových pěn, testování reálných odlitků kovových pěn v laboratorních a provozních podmínkách, optimalizace stávajících rafinačních postupů a vývoj postupů nových, hodnocení metalurgické kvality hliníkových slitin, hodnocení termofyzikálních a termomechanických vlastností slévárenských slitin a materiálů, testování přípravků a materiálů ovlivňujících strukturu a užitné vlastnosti výsledného odlitku.

10. 2018 až 11. 2018: Vyhodnocování dosažených výsledků.

12. 2018: Vypracování závěrečné zprávy.